Een internationaal team met de deelname van Prof. Dr. Michael Kues van de Cluster of Excellence PhoenixD aan de Leibniz University Hannover heeft een nieuwe methode ontwikkeld voor het genereren van kwantumverstrengelde fotonen in een spectraal bereik van licht dat voorheen ontoegankelijk was. De ontdekking kan de versleuteling van satellietcommunicatie in de toekomst veel veiliger maken.

Een 15-koppig onderzoeksteam uit het VK, Duitsland en Japan hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het genereren en detecteren van kwantumverstrengelde fotonen met een golflengte van 2,1 micrometer. In praktijk, verstrengelde fotonen worden gebruikt in coderingsmethoden zoals de distributie van kwantumsleutels om telecommunicatie tussen twee partners volledig te beveiligen tegen afluisterpogingen. In het huidige nummer van worden de onderzoeksresultaten voor het eerst aan het publiek gepresenteerd wetenschappelijke vooruitgang .

Het is technisch mogelijk geacht om encryptiemechanismen te implementeren met verstrengelde fotonen in het nabij-infraroodbereik van 700 tot 1550 nanometer. Echter, deze kortere golflengten hebben nadelen, vooral in satellietgebaseerde communicatie. Ze worden verstoord door lichtabsorberende gassen in de atmosfeer en door de achtergrondstraling van de zon. Met bestaande technologie, end-to-end encryptie van verzonden gegevens kan alleen 's nachts worden gegarandeerd, maar niet op zonnige en bewolkte dagen.

Het internationale team onder leiding van Dr. Matteo Clerici van de Universiteit van Glasgow meldt nu een ontdekking die dit probleem zou kunnen oplossen. De fotonparen die verstrengeld zijn op de golflengte van 2 micrometer zouden aanzienlijk minder worden beïnvloed door de achtergrondstraling van de zon, volgens Prof. Dr. Michael Kues. In aanvulling, er zijn zogenaamde transmissievensters in de atmosfeer van de aarde, speciaal voor golflengten van twee micrometer, waarbij de fotonen minder worden geabsorbeerd door de atmosferische gassen, waardoor een effectievere communicatie mogelijk wordt.

Voor hun experiment de onderzoekers gebruikten een niet-lineair kristal gemaakt van lithiumniobaat. Ze stuurden ultrakorte lichtpulsen van een laser in het kristal en een niet-lineaire interactie produceerde de verstrengelde fotonparen met de nieuwe golflengte van 2,1 micrometer.

De onderzoeksresultaten gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang beschrijf de details van het experimentele systeem en de verificatie van de verstrengelde fotonparen:"De volgende cruciale stap zal zijn om dit systeem te miniaturiseren door het om te zetten in fotonisch geïntegreerde apparaten, waardoor het geschikt is voor massaproductie en voor gebruik in andere toepassingsscenario's, ' zegt Kues.